Pesquisadores do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA descobriram que eles poderiam funcionalizar materiais magnéticos por meio de um método totalmente improvável, adicionando quantidades do elemento escândio virtualmente não magnético a uma liga de germânio-gadolínio.

Era tão improvável que chamaram de "descoberta experimental contra-intuitiva" em seu trabalho publicado sobre a pesquisa.

"As pessoas não falam muito sobre escândio quando estão falando sobre magnetismo, porque não houve muita razão para, "disse Yaroslav Mudryk, um cientista associado no Laboratório Ames. "Isso é raro, caro, e não exibe virtualmente nenhum magnetismo. "

"A sabedoria convencional diz que se você pegar o composto A e o composto B e combiná-los, mais comumente, você obtém alguma combinação das propriedades de cada um. No caso da adição de escândio ao gadolínio, Contudo, observamos uma anomalia abrupta. "

Anos de pesquisa explorando as propriedades dos materiais magnetocalóricos, relacionado à descoberta do efeito magnetocalórico gigante em ligas de terras raras em 1997 por Vitalij Pecharsky e o falecido Karl Gschneidner, Jr., lançou as bases para a teoria computacional para começar a "caça" por propriedades ocultas em compostos magnéticos de terras raras que poderiam ser descobertos pela introdução de pequenas quantidades de outros elementos, alterar a estrutura eletrônica de materiais conhecidos.

"De cálculos, projetamos que o escândio pode trazer algo realmente incomum para a mesa:vimos um momento magnético inesperadamente grande se desenvolvendo em seu único elétron 3d, "disse o cientista associado do Ames Laboratory Durga Paudyal." É a hibridização entre o gadolínio 5d e os estados de escândio 3d que fortalece o magnetismo com o escândio e o transforma em um estado ferromagnético. "

"A pesquisa básica leva tempo para dar frutos. Este é um caso exemplar quando, há 20 anos, nossa equipe começou a pesquisar os chamados compostos 5:4, "disse o líder do grupo do Ames Laboratory e ilustre professor Vitalij Pecharsky da Iowa State University." Só agora aprendemos o suficiente sobre esses materiais únicos contendo elementos de terras raras para nos tornarmos não apenas confortáveis, mas precisos ao prever como manipular suas propriedades à vontade. "

A descoberta pode mudar muito a forma como o escândio e outros elementos não magnéticos "convencionalmente" são considerados e usados ​​na pesquisa e desenvolvimento de materiais magnéticos. e possivelmente cria novas ferramentas para controlar, manipulando, e funcionalizar compostos magnéticos de terras raras úteis.

A pesquisa é discutida mais detalhadamente no artigo, "Melhorando a funcionalidade magnética com escândio:quebrando estereótipos no projeto de materiais de terras raras", de autoria de Yaroslav Mudryk, Durga Paudyal, Jing Liu, e Vitalij K. Pecharsky; e publicado no Química de Materiais .